báo cáo thực hành môn phụ gia thực phẩm bài 2 phụ gia tạo nhũ

Với cáctính chất lí hóa đặc biệt ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và tính bất thường của khốilượng riêng nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học và trong đời s

TP Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 11 năm 2023Mục lụ

2.1 Tổng quan nguyên liệu và phụ gia 3

2.1.1 Nguyên liệu thí nghiệm 3

BÀI 2: PHỤ GIA TẠO NHŨ

2.1 Tổng quan nguyên liệu và phụ gia 2.1.1 Nguyên liệu thí nghiệm 2.1.1.1 Dầu thực vật

Hình 2.1 Dầu thực vật

Dầu ăn được tinh lọc từ nguồn gốc thực vật, nằm ở thể lỏng trong môi trường bìnhthường Có khá nhiều loại dầu được xếp vào loại dầu ăn được gồm: dầu ô liu, dầu cọ, dầunành, dầu canola, dầu hạt bí ngô, dầu bắp, dầu hạt hướng dương, dầu cây rum, dầu lạc, dầuhạt nho, dầu vừng, dầu argan và dầu cám gạo

Thuật ngữ “dầu thực vật” được sử dụng trên nhãn của sản phẩm dầu ăn để chỉ một hỗnhợp dầu trộn lại với nhau gồm dầu cọ, bắp, dầu nành và dầu hoa hướng dương

Dầu thường được khử mùi bằng cách nhúng vào hỗn hợp hương liệu thực phẩm chẳnghạn như thảo mộc tươi, tiêu, gừng trong một khoảng thời gian nhất định Tuy nhiên, phải thậtcẩn thận khi trữ dầu đã khử mùi để chống phát sinh Clostridium botulinum (một loại vi khuẩnsản sinh ra chất độc có thể gây ngộ độc tiêu hóa)

❖ Thành phần dinh dưỡng:

Lượng chất béo vừa đủ trong lượng tiêu thụ thực phẩm hàng ngày là chủ đề thườngxuyên của những tranh luận Một vài chất béo được yêu cầu phải có trong khẩu phần ăn, vàchất béo (trong dầu ăn) rất cần thiết cho nấu ăn Cơ quan Quản lý Dược phẩm & Thực phẩmHoa Kỳ (FDA) khuyến cáo rằng phải có 30% hoặc ít hơn lượng calori tiêu thị hàng ngày nêntừ chất béo Những nhà dinh dưỡng học khác lại nó rằng lượng calori hàng ngày của 1 ngườimà có nguồn gốc từ chất béo không nên vượt quá 10% Trong môi trường cực lạnh, chế độ ăncó 2/3 chất béo thì được chấp nhận và nên như vậy, vì lý do sinh tồn

Too long to read onyour phone? Save

to read later onyour computer

Save to a Studylist

Dầu ăn là một loại thực phẩm chứa chất béo bão hòa cao gồm dầu dừa, dầu cọ và dầunhân cọ Dầu với lượng chất béo bão hòa thấp hơn và lượng chất béo không bão hòa (haykhông bão hòa đơn) cao hơn thì được xem như lợi cho sức khỏe hơn

Đun nóng dầu sẽ làm thay đổi đặc tính của nó Một vài loại dầu rất tốt cho sức khỏe ởnhiệt độ bình thường nhưng sẽ trở nên không tốt khi đun nóng tới một nhiệt độ nào đó Khilựa chọn dầu (nấu) ăn, yếu tố quan trọng cần xem xét là sức chịu nóng của dầu, và nên tìmloại dầu phù hợp cho từng món ăn Dầu phù hợp với nhiệt độ nóng cao (trên 280°C/500°F).Dầu chưa tinh lọc nên hạn chế sử dụng trong nhiệt độ dưới 105°C/225°F

Dù có tinh lọc hay chưa, tất cả loại dầu đều nhạy cảm với hơi nóng, ánh sáng và phơingoài khí oxy Dầu bị ôi có mùi khó chịu và nếm rất chua, tất nhiên là giá trị dinh dưỡng củanó đã không còn nữa Để hạn chế quá trình này, một lớp khí trơ, thường là nitơ sẽ được bơmvào các bồn chứa dầu ngay lập tức sau khi sản xuất

2.1.1.2 Nước

Nước là một hợp chất hóa học của oxy và hidro, có công thức hóa học là H2O Với cáctính chất lí hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô và tính bất thường của khốilượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học và trong đời sống.70% diện tích của Trái Đất được nước che phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đấtnằm trong các nguồn có thể khai thác dùng làm nước uống

Bên cạnh nước thông thường còn có nước nặng và nước siêu nặng Ở các loại nướcnày, các nguyên tử hiđrô bình thường được thay thế bởi các đồng vị đơteri và triti Nước nặngcó tính chất vật lý (điểm nóng chảy cao hơn, nhiệt độ sôi cao hơn, khối lượng riêng cao hơn)và hóa học khác với nước thường

❖ Hình học của phân tử nước

Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hiđrô và một nguyên tử ôxy Về mặt hình học thì phân tửnước có góc liên kết là 104,45° Do các cặp điện tử tự do chiếm nhiều chỗ nên góc này sai lệchđi so với góc lý tưởng của hình tứ diện Chiều dài của liên kết O-H là 96.84 picomet

❖ Các tính chất hóa lý của nước

Cấu tạo của phân tử nước tạo nên các liên kết hiđrô giữa các phân tử là cơ sở chonhiều tính chất của nước Cho đến nay một số tính chất của nước vẫn còn là câu đố cho cácnhà nghiên cứu mặc dù nước đã được nghiên cứu từ lâu

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước đã được Anders Celsius dùng làm haiđiểm mốc cho độ bách phân Celcius Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ Celcius,

5

còn nhiệt độ sôi (760 mmHg) bằng 100 độ Celcius Nước đóng băng được gọi là nước đá.Nước đá hóa hơi được gọi là hơi nước Nước có nhiệt độ sôi tương đối cao nhờ liên kết hidro.Dưới áp suất bình thường nước có khối lượng riêng (tỷ trọng) cao nhất là ở 4°C:1g/cm³đó là vì nước vẫn tiếp tục giãn nở khi nhiệt độ giảm xuống dưới 4°C

Điều này không được quan sát ở bất kỳ một chất nào khác Điều này có nghĩa là: Vớinhiệt độ trên 4°C, nước có đặc tính giống mọi vật khác là nóng nở, lạnh co; nhưng với nhiệtđộ dưới 4°C, nước lại lạnh nở, nóng co Do hình thể đặc biệt của phân tử nước (với góc liênkết 104,45°), khi bị làm lạnh các phân tử phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác mở Vìvậy mà tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn nước thể lỏng

Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực Các hợp chất phân cực hoặc có tínhion như acid, rượu và muối đều dễ tan trong nước Tính hòa tan của nước đóng vai trò rấtquan trọng trong sinh học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xẩy ra trong dung dịch nước

Nước tinh khiết không dẫn điện Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tốt, nước hay có tạpchất pha lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nước cho phép dòngđiện chạy qua

Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit hay bazơ.Ở 7 pH (trung tính) hàm lượng các ion hydroxyt (OH ) cân bằng với hàm lượng của-

hydronium (H3O ) Khi phản ứng với một axit mạnh hơn thí dụ như HCl, nước phản ứng như

-một chất kiềm:

HCl + H O ↔ H23O+ + ClVới ammoniac nước lại phản ứng như một axit:

NH3 + H O ↔ NH + OH24+

2.1.2 Phụ gia tạo nhũ

Nhũ tương: Nhũ tương là những hệ phân tán của hai chất lỏng không trộn lẫn nhau mà một

trong hai có mặt dưới dạng những giọt nhỏ của pha bị phân tán, còn chất lỏng kia dưới dạngpha (tác nhân) phân tán liên tục

Phân loại hệ nhũ tương: Dựa vào kích thước có thể chia nhũ tương thành 2 loại:

Nhũ tương nhỏ:

+ Kích thước giọt phân tán: 10-7 – 10-3 + Thường trong suốt

+ Bền nhiệt động

- Các hệ nhũ tương thường gặp trong thực phẩm:

• Hệ dầu trong nước (D-N): Hệ trong đó các giọt dầu phân tán trong hệ liên tục là nước VD: kem sữa, mayonnaise, …

• Hệ nước trong dầu (N-D): Hệ mà trong đó các giọt nước phân tán trong pha liên tục làdầu

VD: bơ, margarine, …

Hình 2.2 Các dạng nhũ tương thường gặp trong thực phẩm

• Hệ nước trong dầu trong nước (N-D-N): Hệ nhũ tương gồm những giọt nước phân tántrong những giọt dầu lớn, và chính những giọt dầu này lại phân tán trong pha liên tục lànước

• Hệ dầu trong nước trong dầu (D-N-D): Hệ nhũ tương gồm những giọt dầu phân tán trongnhững giọt nước lớn, và chính những giọt nước này lại phân tán trong pha liên tục là dầu

Hình 2.3 Các dạng nhũ tương thường gặp trong thực phẩm

7

Sự hình thành hệ nhũ tương

Sự hình thành một nhũ tương bao gồm sự tăng bề mặt liên pha kèm theo sự tăngnăng lượng tự do Sức căng bề mặt liên pha càng nhỏ thì nhũ tương thu được càng dễdàng Việc hình thành các giọt nhũ tương sẽ đi đôi với việc tạo nên một bề mặt liên phaquan trọng giữa hai pha lỏng không trộn lẫn được

- Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến các đặc tính của hệ nhũ tương: + Kiểu thiết bị

+ Cường độ của năng lượng cung cấp + Nhiệt độ

+ pH + Lực ion

+ Sự có mặt của chất hoạt động bề mặt + Sự có mặt của oxy

+ Bản chất của dầu

+ Hàm lượng Protein hòa tan và các chất nhũ tương hóa của Protein

Chất nhũ hóa: Khái niệm:

Chất tạo nhũ hay chất nhũ hóa là chất hoạt động bề mặt, trong phân tử có nhómháo nước và nhóm kị nước Hiện tượng tách pha là hiện tượng không mong muốn trongsản xuất thực phẩm Do đó, ta cần sử dụng phụ gia làm bền hệ nhũ tương để tránh hiệntượng tách lớp

Chất tạo nhũ là chất làm giảm sức căng bề mặt của các pha trong hệ và từ đó duytrì được sự ổn định cấu trúc của hệ nhũ tương Trong cấu trúc phân tử của chất nhũ hóa cócả phần háo nước và phần háo béo

Chất nhũ hóa được sử dụng nhằm tạo ra sự ổn định của hệ keo phân tán trong phaliên tục bằng cách hình thành một bề mặt điện tích trên nó Đồng thời nó còn làm giảmsức căng bề mặt của các giọt phân tán từ đó giảm được năng lượng hình thành các giọttrong hệ

9

Phân loại: Phụ gia làm bền nhũ tương chia làm 2 loại:

- Các ester của acid béo và các polyol hoặc axit hữu cơ: + Mono-&- di-glycerid

+ Các dẫn xuất của monoglycerid + Sucroester & sucroglycerid + Ester của propylene glycol + Ester monoglycerid với acid béo + Dẫn xuất của acid lactic + Ester của sorbitol

- Các phospholipid như lecithine

Các chất phụ gia làm bền hệ nhũ tương cùng có đặc tính chung là có một đầu ưa nướcvà một đầu kị nước:

Hình 2.4 Cấu tạo của chất phụ gia làm bền hệ nhũ tương Bản chất hóa học:

Tạo sự ổn định của hệ keo phân tán trong pha liên tục (Bằng cách hình thành mộtbề mặt điện tích đó)

Làm giảm sức căng bề mặt của các giọt phân tán từ đó làm giảm được năng lượnghình thành các giọt trong hệ

Việc lựa chọn chất nhũ hóa dựa trên đặc điểm của sản phẩm cuối cùng, phương

10

pháp, số lượng 2.1.2.1 Lecithine

Hình 2.5 Lecithinea Định nghĩa:

Thuật ngữ lecithin mang hai ý nghĩa Một là hỗn hợp tự nhiên của các phosphatides(có thể gọi là lecithin thương mại), hai là chỉ có phosphatidyl choline

Theo FAO, lecithin được lấy từ dầu của các loại hạt dùng cho thực phẩm, đặc biệtlà đậu nành, ngoài ra cũng được sản xuất từ động vật Là hỗn hợp của phosphatide khôngtan trong acetone (phosphatidyl choline, phosphatidyl ethanolamine, phosphatidylinositol) với các thành phần khác như triglycerides, acid béo, carbonhydrates Với các loạilecithin được tinh chế thì còn chứa những thành phần khác

Công thức hóa học:

11

Hình 2.6 Công thức hóa học của Lecithine

12

b Nguồn gốc:

Lecithin có thể được sản xuất từ thực vật, động vật cũng như từ vi sinh vật Hầuhết các sản phẩm lecithin thương mại được bán hiện nay có nguồn gốc từ đậu nành (chủyếu), hoa hướng dương, hạt nho, dầu hạt cải Lecithin cũng có ở trong trứng, gan, đậuphộng, thịt bò Trước khi khám phá ra đậu nành thì nguồn sản xuất lecithin là lòng đỏtrứng

c Tính chất Tính chất vật lý

- Trạng thái: từ dạng dẻo (plastic) đến lỏng (fluid), tùy thuộc vào hàm lượng acid béo vàchất pha loãng khác (như bơ ca cao, dầu thực vật)

- Màu: từ vàng sáng đến nâu, tùy thuộc vào nguồn gốc, có được tẩy trắng hay không - Mùi: từ không mùi đến có mùi đặc trưng

Hình 2.7 Tính chất vật lý của LecithineCấu tạo hóa học

Thành phần chính của lecithin từ đậu nành và hoa hướng dương là các phosphatide khôngtan trong aceton, tan trong ethanol, gồm:

Hình 2.7 Cấu tạo hóa học của Lecithine

Qua cấu tạo ta nhận thấy phosphatide gồm 2 phần:

- Phần phân cực bao gồm phosphoric acid và base nitrogen ưa nước - Phần không phân cực bao gồm các gốc acid béo, rượu glycerol ghét nước

Nhờ đặc tính vừa ưa nước, vừa ghét nước mà hình như phospholipid tham gia trong việcbảo đảm tính thấm một chiều của các màng cấu trúc dưới tế bào

Lecithin có thể bị thuỷ phân bằng acid, kiềm hay enzyme: - Thuỷ phân bằng acid: tất cả liên kết ester đều bị cắt đứt

- Thuỷ phân bằng kiềm: ta được acid béo ở dạng muối, glycerophosphate và choline.Nhưng choline bị phân hủy để cho trimetylamin Với kiềm nhẹ chỉ có thể cắt liên kết estergiữa rượu và acid béo

- Thuỷ phân bằng enzyme: có 4 loại enzyme lecithinase A, B, C và D tác động lên các liênkết ester khác nhau

14

Hình 2.8 Bảng thành phần của LecithinePhân loại

Hình 2.9 Phân loại Lecithine

Lecithin thương mại được phân loại theo:

- Lecithin tự nhiên (natural hay unrefined):

+ Dạng dẻo (plastic): được tẩy màu hoặc không được tẩy màu, hoặc được tẩy màu 2 lần(double bleached)

+ Dạng lỏng (fluid): được tẩy màu hoặc không được tẩy màu, hoặc được tẩy màu 2 lần.Do fluid lecithin dễ sử dụng và hòa tan nhanh chóng trong các dung môi nên được sảnxuất với lượng lớn hơn

- Lecithin tinh chế (refined): sử dụng acetone để loại dầu Refined lecithin hầu như không

15

có mùi và có vị nhạt

+ Hỗn hợp lecithin tự nhiên được tách dầu + Chỉ có các phosphatid

+ Lecithin tan trong rượu và lecithin không tan trong rượu

Hai dạng sau của refined lecithin có thể chứa từ 60 – 99,7% phosphatidyl choline

- Modified lecithine:

+ Vật lý: trộn lẫn các lecithin tự nhiên hoặc các refined lecithine

+ Enzym: Để phù hợp với các sản phẩm hơn, lecithine được thủy phân bằng enzymephospholipase (hydrolysed lecithine), loại đi một acid béo trong phân tử phospholipid Những phospholipid này được gọi là lyso-phospholipid Thường sử dụng enzymephospholipase A2, sẽ loại đi acid béo ở C2 của glycerol

Hình 2.10 Cấu tạo Modified Lecithined Độc tính:

Không có độc tính là lý do dẫn đến việc sử dụng lecithin trong thực phẩm Lecithin được EU thừa nhận như là một phụ gia thực phẩm, được chỉ định bởi sốE322 Có nghiên cứu cho thấy lecithin có nguồn gốc từ đậu nành có tác dụng đáng kể vàoviệc giảm cholesterol và chất béo trung tính, trong khi tăng HDL (cholesterol tốt) cấptrong máu Tuy nhiên, các nghiên cứu về lecithin đậu nành đã không phù hợp và mâuthuẫn nhau từ những năm 1920

16

e Cơ chế tác dụng:

Cơ chế cụ thể của lecithine xảy ra trong hệ nhũ tương như sau Phản ứng hóa học tạocác chất mong muốn sẽ xảy ra khi ta đưa lecithine vào các hệ nhũ tương này để làm bền hệnhũ tương

Hình 2.11 Cơ chế tác dụng

Có 2 cách để các phân tử chất phản ứng gặp nhau:

− Cách thứ nhất: Các phân tử phản ứng của lecithine thấm qua lớp màng chất hoạt hóa bề mặt

ra ngoài và gặp nhau Nhưng thực tế thì phản ứng theo cách này là rất nhỏ, không đáng kể

− Cách thứ hai: Khi các hạt vi nhũ tương của lecithin và phospholipid của dầu gặp nhau, nếu có

đủ lực tác động thì 2 hạt nhỏ có thể tạo thành một hạt lớn hơn Các chất phản ứng trong 2 hạtnhỏ sẽ hòa trộn, phản ứng xảy ra trong lòng hạt lớn và sản phẩm mong muốn được tạo thành Khi các phân tử lecthine và phospholipid của dầu gặp nhau sẽ tạo nên sức căng bề mặt.Khi 2 chất lỏng không tan trộn lẫn với nhau (ví dụ như nước – dầu) thì giữa bề mặt phân phacủa 2 chất lỏng này sẽ xuất hiện các ứng suất do sức căng bề mặt tạo nên Năng lượng bề mặtlà đại lượng tỉ lệ thuận với sức căng bề mặt và diện tích phân pha Để ổn định hệ nhũ tươngngười ta cần cho các chất hoạt đồng bề mặt như lecithine Các chất này làm giảm sức căng bềmặt của nước, góp phần giảm năng lượng bề mặt Do đó làm bền hệ nhũ tương

Phụ gia lecithine có 2 đầu ưa nước và kị nước Đầu ưa dầu sẽ bị bao trùm bởi các cầubéo và đầu ưa nước sẽ bị bao trùm bởi các cầu nước gắn kết chúng lại với nhau trở thành nhũtương.

17

Trong hệ nhũ tương nó làm ổn định nhũ tương, giảm sự bắn tung tóe trong khi chiên,và cải thiện kết cấu Lecithine làm giảm các chất béo trong bột nhào, bánh mì, trứng, giúpphân phối các thành phần trong bột, ổn định quá trình lên men, tăng khối lượng lên, bảo vệcác tế bào men trong bột khi đông lạnh, và hoạt động như chất chống dính Nó cải thiện tínhthấm ướt của ưa nước bột (ví dụ như chất béo protein thấp) và lipophilic bột (ví dụ như bột cacao), kiểm soát bột, và giúp bột phân tán hoàn toàn trong nước

Ovlecithin (Lecithin trứng) được sử dụng trong y học, lecthine đậu tương thương mạiđược sử dụng như một chất nhũ hoa chất khuếch tán trong công nghiệp thực phẩm và thức ăngia súc, trong sơn và trong công nghiệp dầu mỏ…

2.1.2.2 Lauryl Sulfat

a Nguồn gốc

Lauryl sulfate được điều chế bởi ethoxylation của rượu dodecyl Lauryl sulfate còn cónguồn gốc từ tự nhiên được tìm thấy chủ yếu trong dầu dừa và dầu cọ

b Tên thương mại, công thức cấu tạo

Tên thương mại: Natri lauryl ete sunfat (SLES)

Công thức cấu tạo:

19